OSDN Git Service

* tree-sra.c (struct sra_walk_fns): Init function now returns bool.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-sra.c
1 /* Scalar Replacement of Aggregates (SRA) converts some structure
2    references into scalar references, exposing them to the scalar
3    optimizers.
4    Copyright (C) 2003, 2004 Free Software Foundation, Inc.
5    Contributed by Diego Novillo <dnovillo@redhat.com>
6
7 This file is part of GCC.
8    
9 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
10 under the terms of the GNU General Public License as published by the
11 Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) any
12 later version.
13    
14 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
15 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
16 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
17 for more details.
18    
19 You should have received a copy of the GNU General Public License
20 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
21 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
22 02111-1307, USA.  */
23
24 #include "config.h"
25 #include "system.h"
26 #include "coretypes.h"
27 #include "tm.h"
28 #include "errors.h"
29 #include "ggc.h"
30 #include "tree.h"
31
32 /* These RTL headers are needed for basic-block.h.  */
33 #include "rtl.h"
34 #include "tm_p.h"
35 #include "hard-reg-set.h"
36 #include "basic-block.h"
37 #include "diagnostic.h"
38 #include "langhooks.h"
39 #include "tree-inline.h"
40 #include "tree-flow.h"
41 #include "tree-gimple.h"
42 #include "tree-dump.h"
43 #include "tree-pass.h"
44 #include "timevar.h"
45 #include "flags.h"
46 #include "bitmap.h"
47 #include "obstack.h"
48 #include "target.h"
49 /* expr.h is needed for MOVE_RATIO.  */
50 #include "expr.h"
51
52
53 /* This object of this pass is to replace a non-addressable aggregate with a
54    set of independent variables.  Most of the time, all of these variables
55    will be scalars.  But a secondary objective is to break up larger 
56    aggregates into smaller aggregates.  In the process we may find that some
57    bits of the larger aggregate can be deleted as unreferenced.
58
59    This substitution is done globally.  More localized substitutions would
60    be the purvey of a load-store motion pass.
61
62    The optimization proceeds in phases:
63
64      (1) Identify variables that have types that are candidates for
65          decomposition.
66
67      (2) Scan the function looking for the ways these variables are used.
68          In particular we're interested in the number of times a variable
69          (or member) is needed as a complete unit, and the number of times
70          a variable (or member) is copied.
71
72      (3) Based on the usage profile, instantiate substitution variables.
73
74      (4) Scan the function making replacements.
75 */
76
77
78 /* The set of aggregate variables that are candidates for scalarization.  */
79 static bitmap sra_candidates;
80
81 /* Set of scalarizable PARM_DECLs that need copy-in operations at the
82    beginning of the function.  */
83 static bitmap needs_copy_in;
84
85 /* Sets of bit pairs that cache type decomposition and instantiation.  */
86 static bitmap sra_type_decomp_cache;
87 static bitmap sra_type_inst_cache;
88
89 /* One of these structures is created for each candidate aggregate
90    and each (accessed) member of such an aggregate.  */
91 struct sra_elt
92 {
93   /* A tree of the elements.  Used when we want to traverse everything.  */
94   struct sra_elt *parent;
95   struct sra_elt *children;
96   struct sra_elt *sibling;
97
98   /* If this element is a root, then this is the VAR_DECL.  If this is
99      a sub-element, this is some token used to identify the reference.
100      In the case of COMPONENT_REF, this is the FIELD_DECL.  In the case
101      of an ARRAY_REF, this is the (constant) index.  In the case of a
102      complex number, this is a zero or one.  */
103   tree element;
104
105   /* The type of the element.  */
106   tree type;
107
108   /* A VAR_DECL, for any sub-element we've decided to replace.  */
109   tree replacement;
110
111   /* The number of times the element is referenced as a whole.  I.e.
112      given "a.b.c", this would be incremented for C, but not for A or B.  */
113   unsigned int n_uses;
114
115   /* The number of times the element is copied to or from another
116      scalarizable element.  */
117   unsigned int n_copies;
118
119   /* True if TYPE is scalar.  */
120   bool is_scalar;
121
122   /* True if we saw something about this element that prevents scalarization,
123      such as non-constant indexing.  */
124   bool cannot_scalarize;
125
126   /* True if we've decided that structure-to-structure assignment
127      should happen via memcpy and not per-element.  */
128   bool use_block_copy;
129
130   /* A flag for use with/after random access traversals.  */
131   bool visited;
132 };
133
134 /* Random access to the child of a parent is performed by hashing.
135    This prevents quadratic behaviour, and allows SRA to function
136    reasonably on larger records.  */
137 static htab_t sra_map;
138
139 /* All structures are allocated out of the following obstack.  */
140 static struct obstack sra_obstack;
141
142 /* Debugging functions.  */
143 static void dump_sra_elt_name (FILE *, struct sra_elt *);
144 extern void debug_sra_elt_name (struct sra_elt *);
145
146 \f
147 /* Return true if DECL is an SRA candidate.  */
148
149 static bool
150 is_sra_candidate_decl (tree decl)
151 {
152   return DECL_P (decl) && bitmap_bit_p (sra_candidates, var_ann (decl)->uid);
153 }
154
155 /* Return true if TYPE is a scalar type.  */
156
157 static bool
158 is_sra_scalar_type (tree type)
159 {
160   enum tree_code code = TREE_CODE (type);
161   return (code == INTEGER_TYPE || code == REAL_TYPE || code == VECTOR_TYPE
162           || code == ENUMERAL_TYPE || code == BOOLEAN_TYPE
163           || code == CHAR_TYPE || code == POINTER_TYPE || code == OFFSET_TYPE
164           || code == REFERENCE_TYPE);
165 }
166
167 /* Return true if TYPE can be decomposed into a set of independent variables.
168
169    Note that this doesn't imply that all elements of TYPE can be
170    instantiated, just that if we decide to break up the type into
171    separate pieces that it can be done.  */
172
173 static bool
174 type_can_be_decomposed_p (tree type)
175 {
176   unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
177   tree t;
178
179   /* Avoid searching the same type twice.  */
180   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+0))
181     return true;
182   if (bitmap_bit_p (sra_type_decomp_cache, cache+1))
183     return false;
184
185   /* The type must have a definite non-zero size.  */
186   if (TYPE_SIZE (type) == NULL || integer_zerop (TYPE_SIZE (type)))
187     goto fail;
188
189   /* The type must be a non-union aggregate.  */
190   switch (TREE_CODE (type))
191     {
192     case RECORD_TYPE:
193       {
194         bool saw_one_field = false;
195
196         for (t = TYPE_FIELDS (type); t ; t = TREE_CHAIN (t))
197           if (TREE_CODE (t) == FIELD_DECL)
198             {
199               /* Reject incorrectly represented bit fields.  */
200               if (DECL_BIT_FIELD (t)
201                   && (tree_low_cst (DECL_SIZE (t), 1)
202                       != TYPE_PRECISION (TREE_TYPE (t))))
203                 goto fail;
204
205               saw_one_field = true;
206             }
207
208         /* Record types must have at least one field.  */
209         if (!saw_one_field)
210           goto fail;
211       }
212       break;
213
214     case ARRAY_TYPE:
215       /* Array types must have a fixed lower and upper bound.  */
216       t = TYPE_DOMAIN (type);
217       if (t == NULL)
218         goto fail;
219       if (TYPE_MIN_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MIN_VALUE (t)))
220         goto fail;
221       if (TYPE_MAX_VALUE (t) == NULL || !TREE_CONSTANT (TYPE_MAX_VALUE (t)))
222         goto fail;
223       break;
224
225     case COMPLEX_TYPE:
226       break;
227
228     default:
229       goto fail;
230     }
231
232   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+0);
233   return true;
234
235  fail:
236   bitmap_set_bit (sra_type_decomp_cache, cache+1);
237   return false;
238 }
239
240 /* Return true if DECL can be decomposed into a set of independent
241    (though not necessarily scalar) variables.  */
242
243 static bool
244 decl_can_be_decomposed_p (tree var)
245 {
246   /* Early out for scalars.  */
247   if (is_sra_scalar_type (TREE_TYPE (var)))
248     return false;
249
250   /* The variable must not be aliased.  */
251   if (!is_gimple_non_addressable (var))
252     {
253       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
254         {
255           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
256           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
257           fprintf (dump_file, " because it must live in memory\n");
258         }
259       return false;
260     }
261
262   /* The variable must not be volatile.  */
263   if (TREE_THIS_VOLATILE (var))
264     {
265       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
266         {
267           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
268           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
269           fprintf (dump_file, " because it is declared volatile\n");
270         }
271       return false;
272     }
273
274   /* We must be able to decompose the variable's type.  */
275   if (!type_can_be_decomposed_p (TREE_TYPE (var)))
276     {
277       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
278         {
279           fprintf (dump_file, "Cannot scalarize variable ");
280           print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
281           fprintf (dump_file, " because its type cannot be decomposed\n");
282         }
283       return false;
284     }
285
286   return true;
287 }
288
289 /* Return true if TYPE can be *completely* decomposed into scalars.  */
290
291 static bool
292 type_can_instantiate_all_elements (tree type)
293 {
294   if (is_sra_scalar_type (type))
295     return true;
296   if (!type_can_be_decomposed_p (type))
297     return false;
298
299   switch (TREE_CODE (type))
300     {
301     case RECORD_TYPE:
302       {
303         unsigned int cache = TYPE_UID (TYPE_MAIN_VARIANT (type)) * 2;
304         tree f;
305
306         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+0))
307           return true;
308         if (bitmap_bit_p (sra_type_inst_cache, cache+1))
309           return false;
310
311         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
312           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
313             {
314               if (!type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (f)))
315                 {
316                   bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+1);
317                   return false;
318                 }
319             }
320
321         bitmap_set_bit (sra_type_inst_cache, cache+0);
322         return true;
323       }
324
325     case ARRAY_TYPE:
326       return type_can_instantiate_all_elements (TREE_TYPE (type));
327
328     case COMPLEX_TYPE:
329       return true;
330
331     default:
332       abort ();
333     }
334 }
335
336 /* Test whether ELT or some sub-element cannot be scalarized.  */
337
338 static bool
339 can_completely_scalarize_p (struct sra_elt *elt)
340 {
341   struct sra_elt *c;
342
343   if (elt->cannot_scalarize)
344     return false;
345
346   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
347     if (!can_completely_scalarize_p (c))
348       return false;
349
350   return true;
351 }
352
353 \f
354 /* A simplified tree hashing algorithm that only handles the types of
355    trees we expect to find in sra_elt->element.  */
356
357 static hashval_t
358 sra_hash_tree (tree t)
359 {
360   switch (TREE_CODE (t))
361     {
362     case VAR_DECL:
363     case PARM_DECL:
364     case RESULT_DECL:
365     case FIELD_DECL:
366       return DECL_UID (t);
367     case INTEGER_CST:
368       return TREE_INT_CST_LOW (t) ^ TREE_INT_CST_HIGH (t);
369     default:
370       abort ();
371     }
372 }
373
374 /* Hash function for type SRA_PAIR.  */
375
376 static hashval_t
377 sra_elt_hash (const void *x)
378 {
379   const struct sra_elt *e = x;
380   const struct sra_elt *p;
381   hashval_t h;
382
383   h = sra_hash_tree (e->element);
384
385   /* Take into account everything back up the chain.  Given that chain
386      lengths are rarely very long, this should be acceptable.  If we
387      truely identify this as a performance problem, it should work to
388      hash the pointer value "e->parent".  */
389   for (p = e->parent; p ; p = p->parent)
390     h = (h * 65521) ^ sra_hash_tree (p->element);
391
392   return h;
393 }
394   
395 /* Equality function for type SRA_PAIR.  */
396
397 static int
398 sra_elt_eq (const void *x, const void *y)
399 {
400   const struct sra_elt *a = x;
401   const struct sra_elt *b = y;
402
403   if (a->parent != b->parent)
404     return false;
405
406   /* All the field/decl stuff is unique.  */
407   if (a->element == b->element)
408     return true;
409
410   /* The only thing left is integer equality.  */
411   if (TREE_CODE (a->element) == INTEGER_CST
412       && TREE_CODE (b->element) == INTEGER_CST)
413     return tree_int_cst_equal (a->element, b->element);
414   else
415     return false;
416 }
417
418 /* Create or return the SRA_ELT structure for CHILD in PARENT.  PARENT
419    may be null, in which case CHILD must be a DECL.  */
420
421 static struct sra_elt *
422 lookup_element (struct sra_elt *parent, tree child, tree type,
423                 enum insert_option insert)
424 {
425   struct sra_elt dummy;
426   struct sra_elt **slot;
427   struct sra_elt *elt;
428
429   dummy.parent = parent;
430   dummy.element = child;
431
432   slot = (struct sra_elt **) htab_find_slot (sra_map, &dummy, insert);
433   if (!slot && insert == NO_INSERT)
434     return NULL;
435
436   elt = *slot;
437   if (!elt && insert == INSERT)
438     {
439       *slot = elt = obstack_alloc (&sra_obstack, sizeof (*elt));
440       memset (elt, 0, sizeof (*elt));
441
442       elt->parent = parent;
443       elt->element = child;
444       elt->type = type;
445       elt->is_scalar = is_sra_scalar_type (type);
446
447       if (parent)
448         {
449           elt->sibling = parent->children;
450           parent->children = elt;
451         }
452
453       /* If this is a parameter, then if we want to scalarize, we have
454          one copy from the true function parameter.  Count it now.  */
455       if (TREE_CODE (child) == PARM_DECL)
456         {
457           elt->n_copies = 1;
458           bitmap_set_bit (needs_copy_in, var_ann (child)->uid);
459         }
460     }
461
462   return elt;
463 }
464
465 /* Return true if the ARRAY_REF in EXPR is a constant, in bounds access.  */
466
467 static bool
468 is_valid_const_index (tree expr)
469 {
470   tree dom, t, index = TREE_OPERAND (expr, 1);
471
472   if (TREE_CODE (index) != INTEGER_CST)
473     return false;
474
475   /* Watch out for stupid user tricks, indexing outside the array.
476
477      Careful, we're not called only on scalarizable types, so do not
478      assume constant array bounds.  We needn't do anything with such
479      cases, since they'll be referring to objects that we should have
480      already rejected for scalarization, so returning false is fine.  */
481
482   dom = TYPE_DOMAIN (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0)));
483   if (dom == NULL)
484     return false;
485
486   t = TYPE_MIN_VALUE (dom);
487   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
488     return false;
489   if (tree_int_cst_lt (index, t))
490     return false;
491
492   t = TYPE_MAX_VALUE (dom);
493   if (!t || TREE_CODE (t) != INTEGER_CST)
494     return false;
495   if (tree_int_cst_lt (t, index))
496     return false;
497
498   return true;
499 }
500
501 /* Create or return the SRA_ELT structure for EXPR if the expression 
502    refers to a scalarizable variable.  */
503
504 static struct sra_elt *
505 maybe_lookup_element_for_expr (tree expr)
506 {
507   struct sra_elt *elt;
508   tree child;
509
510   switch (TREE_CODE (expr))
511     {
512     case VAR_DECL:
513     case PARM_DECL:
514     case RESULT_DECL:
515       if (is_sra_candidate_decl (expr))
516         return lookup_element (NULL, expr, TREE_TYPE (expr), INSERT);
517       return NULL;
518
519     case ARRAY_REF:
520       /* We can't scalarize variable array indicies.  */
521       if (is_valid_const_index (expr))
522         child = TREE_OPERAND (expr, 1);
523       else
524         return NULL;
525       break;
526
527     case COMPONENT_REF:
528       /* Don't look through unions.  */
529       if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (expr, 0))) != RECORD_TYPE)
530         return NULL;
531       child = TREE_OPERAND (expr, 1);
532       break;
533
534     case REALPART_EXPR:
535       child = integer_zero_node;
536       break;
537     case IMAGPART_EXPR:
538       child = integer_one_node;
539       break;
540
541     default:
542       return NULL;
543     }
544
545   elt = maybe_lookup_element_for_expr (TREE_OPERAND (expr, 0));
546   if (elt)
547     return lookup_element (elt, child, TREE_TYPE (expr), INSERT);
548   return NULL;
549 }
550
551 \f
552 /* Functions to walk just enough of the tree to see all scalarizable
553    references, and categorize them.  */
554
555 /* A set of callbacks for phases 2 and 4.  They'll be invoked for the
556    various kinds of references seen.  In all cases, *BSI is an iterator
557    pointing to the statement being processed.  */
558 struct sra_walk_fns
559 {
560   /* Invoked when ELT is required as a unit.  Note that ELT might refer to
561      a leaf node, in which case this is a simple scalar reference.  *EXPR_P
562      points to the location of the expression.  IS_OUTPUT is true if this
563      is a left-hand-side reference.  */
564   void (*use) (struct sra_elt *elt, tree *expr_p,
565                block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
566
567   /* Invoked when we have a copy between two scalarizable references.  */
568   void (*copy) (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
569                 block_stmt_iterator *bsi);
570
571   /* Invoked when ELT is initialized from a constant.  VALUE may be NULL,
572      in which case it should be treated as an empty CONSTRUCTOR.  Return
573      false if we found a case we couldn't handle.  */
574   bool (*init) (struct sra_elt *elt, tree value, block_stmt_iterator *bsi);
575
576   /* Invoked when we have a copy between one scalarizable reference ELT
577      and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true if ELT
578      is on the left-hand side.  */
579   void (*ldst) (struct sra_elt *elt, tree other,
580                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output);
581
582   /* True during phase 2, false during phase 4.  */
583   /* ??? This is a hack.  */
584   bool initial_scan;
585 };
586
587 #ifdef ENABLE_CHECKING
588 /* Invoked via walk_tree, if *TP contains an candidate decl, return it.  */
589
590 static tree
591 sra_find_candidate_decl (tree *tp, int *walk_subtrees,
592                          void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
593 {
594   tree t = *tp;
595   enum tree_code code = TREE_CODE (t);
596
597   if (code == VAR_DECL || code == PARM_DECL || code == RESULT_DECL)
598     {
599       *walk_subtrees = 0;
600       if (is_sra_candidate_decl (t))
601         return t;
602     }
603   else if (TYPE_P (t))
604     *walk_subtrees = 0;
605
606   return NULL;
607 }
608 #endif
609
610 /* Walk most expressions looking for a scalarizable aggregate.
611    If we find one, invoke FNS->USE.  */
612
613 static void
614 sra_walk_expr (tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
615                const struct sra_walk_fns *fns)
616 {
617   tree expr = *expr_p;
618   tree inner = expr;
619   bool disable_scalarization = false;
620
621   /* We're looking to collect a reference expression between EXPR and INNER,
622      such that INNER is a scalarizable decl and all other nodes through EXPR
623      are references that we can scalarize.  If we come across something that
624      we can't scalarize, we reset EXPR.  This has the effect of making it
625      appear that we're referring to the larger expression as a whole.  */
626
627   while (1)
628     switch (TREE_CODE (inner))
629       {
630       case VAR_DECL:
631       case PARM_DECL:
632       case RESULT_DECL:
633         /* If there is a scalarizable decl at the bottom, then process it.  */
634         if (is_sra_candidate_decl (inner))
635           {
636             struct sra_elt *elt = maybe_lookup_element_for_expr (expr);
637             if (disable_scalarization)
638               elt->cannot_scalarize = true;
639             else
640               fns->use (elt, expr_p, bsi, is_output);
641           }
642         return;
643
644       case ARRAY_REF:
645         /* Non-constant index means any member may be accessed.  Prevent the
646            expression from being scalarized.  If we were to treat this as a
647            reference to the whole array, we can wind up with a single dynamic
648            index reference inside a loop being overridden by several constant
649            index references during loop setup.  It's possible that this could
650            be avoided by using dynamic usage counts based on BB trip counts
651            (based on loop analysis or profiling), but that hardly seems worth 
652            the effort.  */
653         /* ??? Hack.  Figure out how to push this into the scan routines
654            without duplicating too much code.  */
655         if (!is_valid_const_index (inner))
656           {
657             disable_scalarization = true;
658             goto use_all;
659           }
660         /* ??? Are we assured that non-constant bounds and stride will have
661            the same value everywhere?  I don't think Fortran will...  */
662         if (TREE_OPERAND (inner, 2) || TREE_OPERAND (inner, 3))
663           goto use_all;
664         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
665         break;
666
667       case COMPONENT_REF:
668         /* A reference to a union member constitutes a reference to the
669            entire union.  */
670         if (TREE_CODE (TREE_TYPE (TREE_OPERAND (inner, 0))) != RECORD_TYPE)
671           goto use_all;
672         /* ??? See above re non-constant stride.  */
673         if (TREE_OPERAND (inner, 2))
674           goto use_all;
675         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
676         break;
677
678       case REALPART_EXPR:
679       case IMAGPART_EXPR:
680         inner = TREE_OPERAND (inner, 0);
681         break;
682
683       case BIT_FIELD_REF:
684         /* A bit field reference (access to *multiple* fields simultaneously)
685            is not currently scalarized.  Consider this an access to the 
686            complete outer element, to which walk_tree will bring us next.  */
687         goto use_all;
688
689       case ARRAY_RANGE_REF:
690         /* Similarly, an subrange reference is used to modify indexing.  Which
691            means that the canonical element names that we have won't work.  */
692         goto use_all;
693
694       case VIEW_CONVERT_EXPR:
695       case NOP_EXPR:
696         /* Similarly, a view/nop explicitly wants to look at an object in a
697            type other than the one we've scalarized.  */
698         goto use_all;
699
700       use_all:
701         expr_p = &TREE_OPERAND (inner, 0);
702         inner = expr = *expr_p;
703         break;
704
705       default:
706 #ifdef ENABLE_CHECKING
707         /* Validate that we're not missing any references.  */
708         if (walk_tree (&inner, sra_find_candidate_decl, NULL, NULL))
709           abort ();
710 #endif
711         return;
712       }
713 }
714
715 /* Walk a TREE_LIST of values looking for scalarizable aggregates.
716    If we find one, invoke FNS->USE.  */
717
718 static void
719 sra_walk_tree_list (tree list, block_stmt_iterator *bsi, bool is_output,
720                     const struct sra_walk_fns *fns)
721 {
722   tree op;
723   for (op = list; op ; op = TREE_CHAIN (op))
724     sra_walk_expr (&TREE_VALUE (op), bsi, is_output, fns);
725 }
726
727 /* Walk the arguments of a CALL_EXPR looking for scalarizable aggregates.
728    If we find one, invoke FNS->USE.  */
729
730 static void
731 sra_walk_call_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
732                     const struct sra_walk_fns *fns)
733 {
734   sra_walk_tree_list (TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
735 }
736
737 /* Walk the inputs and outputs of an ASM_EXPR looking for scalarizable
738    aggregates.  If we find one, invoke FNS->USE.  */
739
740 static void
741 sra_walk_asm_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
742                    const struct sra_walk_fns *fns)
743 {
744   sra_walk_tree_list (ASM_INPUTS (expr), bsi, false, fns);
745   sra_walk_tree_list (ASM_OUTPUTS (expr), bsi, true, fns);
746 }
747
748 /* Walk a MODIFY_EXPR and categorize the assignment appropriately.  */
749
750 static void
751 sra_walk_modify_expr (tree expr, block_stmt_iterator *bsi,
752                       const struct sra_walk_fns *fns)
753 {
754   struct sra_elt *lhs_elt, *rhs_elt;
755   tree lhs, rhs;
756
757   lhs = TREE_OPERAND (expr, 0);
758   rhs = TREE_OPERAND (expr, 1);
759   lhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (lhs);
760   rhs_elt = maybe_lookup_element_for_expr (rhs);
761
762   /* If both sides are scalarizable, this is a COPY operation.  */
763   if (lhs_elt && rhs_elt)
764     {
765       fns->copy (lhs_elt, rhs_elt, bsi);
766       return;
767     }
768
769   if (lhs_elt)
770     {
771       /* If this is an assignment from a constant, or constructor, then
772          we have access to all of the elements individually.  Invoke INIT.  */
773       if ((TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_EXPR
774            || TREE_CODE (rhs) == COMPLEX_CST
775            || TREE_CODE (rhs) == CONSTRUCTOR)
776           && fns->init (lhs_elt, rhs, bsi))
777         ;
778
779       /* If this is an assignment from read-only memory, treat this as if
780          we'd been passed the constructor directly.  Invoke INIT.  */
781       else if (TREE_CODE (rhs) == VAR_DECL
782                && TREE_STATIC (rhs)
783                && TREE_READONLY (rhs)
784                && targetm.binds_local_p (rhs)
785                && DECL_INITIAL (rhs)
786                && fns->init (lhs_elt, DECL_INITIAL (rhs), bsi))
787         ;
788
789       /* If this is a copy from a non-scalarizable lvalue, invoke LDST.
790          The lvalue requirement prevents us from trying to directly scalarize
791          the result of a function call.  Which would result in trying to call
792          the function multiple times, and other evil things.  */
793       else if (!lhs_elt->is_scalar && is_gimple_addr_expr_arg (rhs))
794         fns->ldst (lhs_elt, rhs, bsi, true);
795         
796       /* Otherwise we're being used in some context that requires the
797          aggregate to be seen as a whole.  Invoke USE.  */
798       else
799         fns->use (lhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true);
800     }
801   else
802     {
803       /* LHS_ELT being null only means that the LHS as a whole is not a
804          scalarizable reference.  There may be occurrences of scalarizable
805          variables within, which implies a USE.  */
806       sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 0), bsi, true, fns);
807     }
808
809   /* Likewise for the right-hand side.  The only difference here is that
810      we don't have to handle constants, and the RHS may be a call.  */
811   if (rhs_elt)
812     {
813       if (!rhs_elt->is_scalar)
814         fns->ldst (rhs_elt, lhs, bsi, false);
815       else
816         fns->use (rhs_elt, &TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false);
817     }
818   else if (TREE_CODE (rhs) == CALL_EXPR)
819     sra_walk_call_expr (rhs, bsi, fns);
820   else
821     sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (expr, 1), bsi, false, fns);
822 }
823
824 /* Entry point to the walk functions.  Search the entire function,
825    invoking the callbacks in FNS on each of the references to
826    scalarizable variables.  */
827
828 static void
829 sra_walk_function (const struct sra_walk_fns *fns)
830 {
831   basic_block bb;
832   block_stmt_iterator si, ni;
833
834   /* ??? Phase 4 could derive some benefit to walking the function in
835      dominator tree order.  */
836
837   FOR_EACH_BB (bb)
838     for (si = bsi_start (bb); !bsi_end_p (si); si = ni)
839       {
840         tree stmt, t;
841         stmt_ann_t ann;
842
843         stmt = bsi_stmt (si);
844         ann = stmt_ann (stmt);
845
846         ni = si;
847         bsi_next (&ni);
848
849         /* If the statement has no virtual operands, then it doesn't
850            make any structure references that we care about.  */
851         if (NUM_V_MAY_DEFS (V_MAY_DEF_OPS (ann)) == 0
852             && NUM_VUSES (VUSE_OPS (ann)) == 0
853             && NUM_V_MUST_DEFS (V_MUST_DEF_OPS (ann)) == 0)
854           continue;
855
856         switch (TREE_CODE (stmt))
857           {
858           case RETURN_EXPR:
859             /* If we have "return <retval>" then the return value is
860                already exposed for our pleasure.  Walk it as a USE to
861                force all the components back in place for the return.
862
863                If we have an embedded assignment, then <retval> is of
864                a type that gets returned in registers in this ABI, and
865                we do not wish to extend their lifetimes.  Treat this
866                as a USE of the variable on the RHS of this assignment.  */
867
868             t = TREE_OPERAND (stmt, 0);
869             if (TREE_CODE (t) == MODIFY_EXPR)
870               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (t, 1), &si, false, fns);
871             else
872               sra_walk_expr (&TREE_OPERAND (stmt, 0), &si, false, fns);
873             break;
874
875           case MODIFY_EXPR:
876             sra_walk_modify_expr (stmt, &si, fns);
877             break;
878           case CALL_EXPR:
879             sra_walk_call_expr (stmt, &si, fns);
880             break;
881           case ASM_EXPR:
882             sra_walk_asm_expr (stmt, &si, fns);
883             break;
884
885           default:
886             break;
887           }
888       }
889 }
890 \f
891 /* Phase One: Scan all referenced variables in the program looking for
892    structures that could be decomposed.  */
893
894 static bool
895 find_candidates_for_sra (void)
896 {
897   size_t i;
898   bool any_set = false;
899
900   for (i = 0; i < num_referenced_vars; i++)
901     {
902       tree var = referenced_var (i);
903       if (decl_can_be_decomposed_p (var))
904         {
905           bitmap_set_bit (sra_candidates, var_ann (var)->uid);
906           any_set = true;
907         }
908     }
909  
910   return any_set;
911 }
912
913 \f
914 /* Phase Two: Scan all references to scalarizable variables.  Count the
915    number of times they are used or copied respectively.  */
916
917 /* Callbacks to fill in SRA_WALK_FNS.  Everything but USE is
918    considered a copy, because we can decompose the reference such that
919    the sub-elements needn't be contiguous.  */
920
921 static void
922 scan_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p ATTRIBUTE_UNUSED,
923           block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
924           bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
925 {
926   elt->n_uses += 1;
927 }
928
929 static void
930 scan_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
931            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
932 {
933   lhs_elt->n_copies += 1;
934   rhs_elt->n_copies += 1;
935 }
936
937 static bool
938 scan_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs ATTRIBUTE_UNUSED,
939            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED)
940 {
941   lhs_elt->n_copies += 1;
942   return true;
943 }
944
945 static void
946 scan_ldst (struct sra_elt *elt, tree other ATTRIBUTE_UNUSED,
947            block_stmt_iterator *bsi ATTRIBUTE_UNUSED,
948            bool is_output ATTRIBUTE_UNUSED)
949 {
950   elt->n_copies += 1;
951 }
952
953 /* Dump the values we collected during the scanning phase.  */
954
955 static void
956 scan_dump (struct sra_elt *elt)
957 {
958   struct sra_elt *c;
959
960   dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
961   fprintf (dump_file, ": n_uses=%u n_copies=%u\n", elt->n_uses, elt->n_copies);
962
963   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
964     scan_dump (c);
965 }
966
967 /* Entry point to phase 2.  Scan the entire function, building up
968    scalarization data structures, recording copies and uses.  */
969
970 static void
971 scan_function (void)
972 {
973   static const struct sra_walk_fns fns = {
974     scan_use, scan_copy, scan_init, scan_ldst, true
975   };
976
977   sra_walk_function (&fns);
978
979   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
980     {
981       size_t i;
982
983       fputs ("\nScan results:\n", dump_file);
984       EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
985         {
986           tree var = referenced_var (i);
987           struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
988           if (elt)
989             scan_dump (elt);
990         });
991       fputc ('\n', dump_file);
992     }
993 }
994 \f
995 /* Phase Three: Make decisions about which variables to scalarize, if any.
996    All elements to be scalarized have replacement variables made for them.  */
997
998 /* A subroutine of build_element_name.  Recursively build the element
999    name on the obstack.  */
1000
1001 static void
1002 build_element_name_1 (struct sra_elt *elt)
1003 {
1004   tree t;
1005   char buffer[32];
1006
1007   if (elt->parent)
1008     {
1009       build_element_name_1 (elt->parent);
1010       obstack_1grow (&sra_obstack, '$');
1011
1012       if (TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1013         {
1014           if (elt->element == integer_zero_node)
1015             obstack_grow (&sra_obstack, "real", 4);
1016           else
1017             obstack_grow (&sra_obstack, "imag", 4);
1018           return;
1019         }
1020     }
1021
1022   t = elt->element;
1023   if (TREE_CODE (t) == INTEGER_CST)
1024     {
1025       /* ??? Eh.  Don't bother doing double-wide printing.  */
1026       sprintf (buffer, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, TREE_INT_CST_LOW (t));
1027       obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1028     }
1029   else
1030     {
1031       tree name = DECL_NAME (t);
1032       if (name)
1033         obstack_grow (&sra_obstack, IDENTIFIER_POINTER (name),
1034                       IDENTIFIER_LENGTH (name));
1035       else
1036         {
1037           sprintf (buffer, "D%u", DECL_UID (t));
1038           obstack_grow (&sra_obstack, buffer, strlen (buffer));
1039         }
1040     }
1041 }
1042
1043 /* Construct a pretty variable name for an element's replacement variable.
1044    The name is built on the obstack.  */
1045
1046 static char *
1047 build_element_name (struct sra_elt *elt)
1048 {
1049   build_element_name_1 (elt);
1050   obstack_1grow (&sra_obstack, '\0');
1051   return obstack_finish (&sra_obstack);
1052 }
1053
1054 /* Instantiate an element as an independent variable.  */
1055
1056 static void
1057 instantiate_element (struct sra_elt *elt)
1058 {
1059   struct sra_elt *base_elt;
1060   tree var, base;
1061
1062   for (base_elt = elt; base_elt->parent; base_elt = base_elt->parent)
1063     continue;
1064   base = base_elt->element;
1065
1066   elt->replacement = var = make_rename_temp (elt->type, "SR");
1067   DECL_SOURCE_LOCATION (var) = DECL_SOURCE_LOCATION (base);
1068   TREE_NO_WARNING (var) = TREE_NO_WARNING (base);
1069   DECL_ARTIFICIAL (var) = DECL_ARTIFICIAL (base);
1070
1071   if (DECL_NAME (base) && !DECL_IGNORED_P (base))
1072     {
1073       char *pretty_name = build_element_name (elt);
1074       DECL_NAME (var) = get_identifier (pretty_name);
1075       obstack_free (&sra_obstack, pretty_name);
1076     }
1077
1078   if (dump_file)
1079     {
1080       fputs ("  ", dump_file);
1081       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1082       fputs (" -> ", dump_file);
1083       print_generic_expr (dump_file, var, dump_flags);
1084       fputc ('\n', dump_file);
1085     }
1086 }
1087
1088 /* Make one pass across an element tree deciding whether or not it's
1089    profitable to instantiate individual leaf scalars.
1090
1091    PARENT_USES and PARENT_COPIES are the sum of the N_USES and N_COPIES
1092    fields all the way up the tree.  */
1093
1094 static void
1095 decide_instantiation_1 (struct sra_elt *elt, unsigned int parent_uses,
1096                         unsigned int parent_copies)
1097 {
1098   if (dump_file && !elt->parent)
1099     {
1100       fputs ("Initial instantiation for ", dump_file);
1101       dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1102       fputc ('\n', dump_file);
1103     }
1104
1105   if (elt->cannot_scalarize)
1106     return;
1107
1108   if (elt->is_scalar)
1109     {
1110       /* The decision is simple: instantiate if we're used more frequently
1111          than the parent needs to be seen as a complete unit.  */
1112       if (elt->n_uses + elt->n_copies + parent_copies > parent_uses)
1113         instantiate_element (elt);
1114     }
1115   else
1116     {
1117       struct sra_elt *c;
1118       unsigned int this_uses = elt->n_uses + parent_uses;
1119       unsigned int this_copies = elt->n_copies + parent_copies;
1120
1121       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1122         decide_instantiation_1 (c, this_uses, this_copies);
1123     }
1124 }
1125
1126 /* Compute the size and number of all instantiated elements below ELT.
1127    We will only care about this if the size of the complete structure
1128    fits in a HOST_WIDE_INT, so we don't have to worry about overflow.  */
1129
1130 static unsigned int
1131 sum_instantiated_sizes (struct sra_elt *elt, unsigned HOST_WIDE_INT *sizep)
1132 {
1133   if (elt->replacement)
1134     {
1135       *sizep += TREE_INT_CST_LOW (TYPE_SIZE_UNIT (elt->type));
1136       return 1;
1137     }
1138   else
1139     {
1140       struct sra_elt *c;
1141       unsigned int count = 0;
1142
1143       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1144         count += sum_instantiated_sizes (c, sizep);
1145
1146       return count;
1147     }
1148 }
1149
1150 /* Instantiate fields in ELT->TYPE that are not currently present as
1151    children of ELT.  */
1152
1153 static void instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt);
1154
1155 static void
1156 instantiate_missing_elements_1 (struct sra_elt *elt, tree child, tree type)
1157 {
1158   struct sra_elt *sub = lookup_element (elt, child, type, INSERT);
1159   if (sub->is_scalar)
1160     {
1161       if (sub->replacement == NULL)
1162         instantiate_element (sub);
1163     }
1164   else
1165     instantiate_missing_elements (sub);
1166 }
1167
1168 static void
1169 instantiate_missing_elements (struct sra_elt *elt)
1170 {
1171   tree type = elt->type;
1172
1173   switch (TREE_CODE (type))
1174     {
1175     case RECORD_TYPE:
1176       {
1177         tree f;
1178         for (f = TYPE_FIELDS (type); f ; f = TREE_CHAIN (f))
1179           if (TREE_CODE (f) == FIELD_DECL)
1180             instantiate_missing_elements_1 (elt, f, TREE_TYPE (f));
1181         break;
1182       }
1183
1184     case ARRAY_TYPE:
1185       {
1186         tree i, max, subtype;
1187
1188         i = TYPE_MIN_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1189         max = TYPE_MAX_VALUE (TYPE_DOMAIN (type));
1190         subtype = TREE_TYPE (type);
1191
1192         while (1)
1193           {
1194             instantiate_missing_elements_1 (elt, i, subtype);
1195             if (tree_int_cst_equal (i, max))
1196               break;
1197             i = int_const_binop (PLUS_EXPR, i, integer_one_node, true);
1198           }
1199
1200         break;
1201       }
1202
1203     case COMPLEX_TYPE:
1204       type = TREE_TYPE (type);
1205       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_zero_node, type);
1206       instantiate_missing_elements_1 (elt, integer_one_node, type);
1207       break;
1208
1209     default:
1210       abort ();
1211     }
1212 }
1213
1214 /* Make one pass across an element tree deciding whether to perform block
1215    or element copies.  If we decide on element copies, instantiate all
1216    elements.  Return true if there are any instantiated sub-elements.  */
1217
1218 static bool
1219 decide_block_copy (struct sra_elt *elt)
1220 {
1221   struct sra_elt *c;
1222   bool any_inst;
1223
1224   /* If scalarization is disabled, respect it.  */
1225   if (elt->cannot_scalarize)
1226     {
1227       elt->use_block_copy = 1;
1228
1229       if (dump_file)
1230         {
1231           fputs ("Scalarization disabled for ", dump_file);
1232           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1233           fputc ('\n', dump_file);
1234         }
1235
1236       return false;
1237     }
1238
1239   /* Don't decide if we've no uses.  */
1240   if (elt->n_uses == 0 && elt->n_copies == 0)
1241     ;
1242
1243   else if (!elt->is_scalar)
1244     {
1245       tree size_tree = TYPE_SIZE_UNIT (elt->type);
1246       bool use_block_copy = true;
1247
1248       /* Don't bother trying to figure out the rest if the structure is
1249          so large we can't do easy arithmetic.  This also forces block
1250          copies for variable sized structures.  */
1251       if (host_integerp (size_tree, 1))
1252         {
1253           unsigned HOST_WIDE_INT full_size, inst_size = 0;
1254           unsigned int inst_count;
1255
1256           full_size = tree_low_cst (size_tree, 1);
1257
1258           /* ??? What to do here.  If there are two fields, and we've only 
1259              instantiated one, then instantiating the other is clearly a win.
1260              If there are a large number of fields then the size of the copy
1261              is much more of a factor.  */
1262
1263           /* If the structure is small, and we've made copies, go ahead
1264              and instantiate, hoping that the copies will go away.  */
1265           if (full_size <= (unsigned) MOVE_RATIO * UNITS_PER_WORD
1266               && elt->n_copies > elt->n_uses)
1267             use_block_copy = false;
1268           else
1269             {
1270               inst_count = sum_instantiated_sizes (elt, &inst_size);
1271
1272               if (inst_size * 4 >= full_size * 3)
1273                 use_block_copy = false;
1274             }
1275
1276           /* In order to avoid block copy, we have to be able to instantiate
1277              all elements of the type.  See if this is possible.  */
1278           if (!use_block_copy
1279               && (!can_completely_scalarize_p (elt)
1280                   || !type_can_instantiate_all_elements (elt->type)))
1281             use_block_copy = true;
1282         }
1283       elt->use_block_copy = use_block_copy;
1284
1285       if (dump_file)
1286         {
1287           fprintf (dump_file, "Using %s for ",
1288                    use_block_copy ? "block-copy" : "element-copy");
1289           dump_sra_elt_name (dump_file, elt);
1290           fputc ('\n', dump_file);
1291         }
1292
1293       if (!use_block_copy)
1294         {
1295           instantiate_missing_elements (elt);
1296           return true;
1297         }
1298     }
1299
1300   any_inst = elt->replacement != NULL;
1301
1302   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1303     any_inst |= decide_block_copy (c);
1304
1305   return any_inst;
1306 }
1307
1308 /* Entry point to phase 3.  Instantiate scalar replacement variables.  */
1309
1310 static void
1311 decide_instantiations (void)
1312 {
1313   unsigned int i;
1314   bool cleared_any;
1315   struct bitmap_head_def done_head;
1316
1317   /* We cannot clear bits from a bitmap we're iterating over,
1318      so save up all the bits to clear until the end.  */
1319   bitmap_initialize (&done_head, 1);
1320   cleared_any = false;
1321
1322   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (sra_candidates, 0, i,
1323     {
1324       tree var = referenced_var (i);
1325       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1326       if (elt)
1327         {
1328           decide_instantiation_1 (elt, 0, 0);
1329           if (!decide_block_copy (elt))
1330             elt = NULL;
1331         }
1332       if (!elt)
1333         {
1334           bitmap_set_bit (&done_head, i);
1335           cleared_any = true;
1336         }
1337     });
1338
1339   if (cleared_any)
1340     {
1341       bitmap_operation (sra_candidates, sra_candidates, &done_head, 
1342                         BITMAP_AND_COMPL);
1343       bitmap_operation (needs_copy_in, needs_copy_in, &done_head, 
1344                         BITMAP_AND_COMPL);
1345     }
1346   bitmap_clear (&done_head);
1347
1348   if (dump_file)
1349     fputc ('\n', dump_file);
1350 }
1351
1352 \f
1353 /* Phase Four: Update the function to match the replacements created.  */
1354
1355 /* Mark all the variables in V_MAY_DEF or V_MUST_DEF operands for STMT for
1356    renaming. This becomes necessary when we modify all of a non-scalar.  */
1357
1358 static void
1359 mark_all_v_defs (tree stmt)
1360 {
1361   v_may_def_optype v_may_defs;
1362   v_must_def_optype v_must_defs;
1363   size_t i, n;
1364
1365   get_stmt_operands (stmt);
1366
1367   v_may_defs = V_MAY_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1368   n = NUM_V_MAY_DEFS (v_may_defs);
1369   for (i = 0; i < n; i++)
1370     {
1371       tree sym = V_MAY_DEF_RESULT (v_may_defs, i);
1372       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1373         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1374       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1375     }
1376
1377   v_must_defs = V_MUST_DEF_OPS (stmt_ann (stmt));
1378   n = NUM_V_MUST_DEFS (v_must_defs);
1379   for (i = 0; i < n; i++)
1380     {
1381       tree sym = V_MUST_DEF_OP (v_must_defs, i);
1382       if (TREE_CODE (sym) == SSA_NAME)
1383         sym = SSA_NAME_VAR (sym);
1384       bitmap_set_bit (vars_to_rename, var_ann (sym)->uid);
1385     }
1386 }
1387
1388 /* Build a single level component reference to ELT rooted at BASE.  */
1389
1390 static tree
1391 generate_one_element_ref (struct sra_elt *elt, tree base)
1392 {
1393   switch (TREE_CODE (TREE_TYPE (base)))
1394     {
1395     case RECORD_TYPE:
1396       return build (COMPONENT_REF, elt->type, base, elt->element, NULL);
1397
1398     case ARRAY_TYPE:
1399       return build (ARRAY_REF, elt->type, base, elt->element, NULL, NULL);
1400
1401     case COMPLEX_TYPE:
1402       if (elt->element == integer_zero_node)
1403         return build (REALPART_EXPR, elt->type, base);
1404       else
1405         return build (IMAGPART_EXPR, elt->type, base);
1406
1407     default:
1408       abort ();
1409     }
1410 }
1411
1412 /* Build a full component reference to ELT rooted at its native variable.  */
1413
1414 static tree
1415 generate_element_ref (struct sra_elt *elt)
1416 {
1417   if (elt->parent)
1418     return generate_one_element_ref (elt, generate_element_ref (elt->parent));
1419   else
1420     return elt->element;
1421 }
1422
1423 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all
1424    instantiated elements under ELT to or from the equivalent structure
1425    rooted at EXPR.  COPY_OUT controls the direction of the copy, with
1426    true meaning to copy out of EXPR into ELT.  */
1427
1428 static void
1429 generate_copy_inout (struct sra_elt *elt, bool copy_out, tree expr,
1430                      tree *list_p)
1431 {
1432   struct sra_elt *c;
1433   tree t;
1434
1435   if (elt->replacement)
1436     {
1437       if (copy_out)
1438         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, expr);
1439       else
1440         t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, expr, elt->replacement);
1441       append_to_statement_list (t, list_p);
1442     }
1443   else
1444     {
1445       for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1446         {
1447           t = generate_one_element_ref (c, unshare_expr (expr));
1448           generate_copy_inout (c, copy_out, t, list_p);
1449         }
1450     }
1451 }
1452
1453 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to copy all instantiated
1454    elements under SRC to their counterparts under DST.  There must be a 1-1
1455    correspondence of instantiated elements.  */
1456
1457 static void
1458 generate_element_copy (struct sra_elt *dst, struct sra_elt *src, tree *list_p)
1459 {
1460   struct sra_elt *dc, *sc;
1461
1462   for (dc = dst->children; dc ; dc = dc->sibling)
1463     {
1464       sc = lookup_element (src, dc->element, NULL, NO_INSERT);
1465       if (sc == NULL)
1466         abort ();
1467       generate_element_copy (dc, sc, list_p);
1468     }
1469
1470   if (dst->replacement)
1471     {
1472       tree t;
1473
1474       if (src->replacement == NULL)
1475         abort ();
1476
1477       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, dst->replacement,
1478                  src->replacement);
1479       append_to_statement_list (t, list_p);
1480     }
1481 }
1482
1483 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to zero all instantiated
1484    elements under ELT.  In addition, do not assign to elements that have been
1485    marked VISITED but do reset the visited flag; this allows easy coordination
1486    with generate_element_init.  */
1487
1488 static void
1489 generate_element_zero (struct sra_elt *elt, tree *list_p)
1490 {
1491   struct sra_elt *c;
1492
1493   for (c = elt->children; c ; c = c->sibling)
1494     generate_element_zero (c, list_p);
1495
1496   if (elt->visited)
1497     elt->visited = false;
1498   else if (elt->replacement)
1499     {
1500       tree t;
1501
1502       if (elt->is_scalar)
1503         t = fold_convert (elt->type, integer_zero_node);
1504       else
1505         /* We generated a replacement for a non-scalar?  */
1506         abort ();
1507
1508       t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, t);
1509       append_to_statement_list (t, list_p);
1510     }
1511 }
1512
1513 /* Generate a set of assignment statements in *LIST_P to set all instantiated
1514    elements under ELT with the contents of the initializer INIT.  In addition,
1515    mark all assigned elements VISITED; this allows easy coordination with
1516    generate_element_zero.  Return false if we found a case we couldn't
1517    handle.  */
1518
1519 static bool
1520 generate_element_init (struct sra_elt *elt, tree init, tree *list_p)
1521 {
1522   bool result = true;
1523   enum tree_code init_code;
1524   struct sra_elt *sub;
1525   tree t;
1526
1527   /* We can be passed DECL_INITIAL of a static variable.  It might have a
1528      conversion, which we strip off here.  */
1529   STRIP_USELESS_TYPE_CONVERSION (init);
1530   init_code = TREE_CODE (init);
1531
1532   if (elt->is_scalar)
1533     {
1534       if (elt->replacement)
1535         {
1536           t = build (MODIFY_EXPR, void_type_node, elt->replacement, init);
1537           append_to_statement_list (t, list_p);
1538           elt->visited = true;
1539         }
1540       return result;
1541     }
1542
1543   switch (init_code)
1544     {
1545     case COMPLEX_CST:
1546     case COMPLEX_EXPR:
1547       for (sub = elt->children; sub ; sub = sub->sibling)
1548         {
1549           if (sub->element == integer_zero_node)
1550             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1551                  ? TREE_OPERAND (init, 0) : TREE_REALPART (init));
1552           else
1553             t = (init_code == COMPLEX_EXPR
1554                  ? TREE_OPERAND (init, 1) : TREE_IMAGPART (init));
1555           result &= generate_element_init (sub, t, list_p);
1556         }
1557       break;
1558
1559     case CONSTRUCTOR:
1560       for (t = CONSTRUCTOR_ELTS (init); t ; t = TREE_CHAIN (t))
1561         {
1562           sub = lookup_element (elt, TREE_PURPOSE (t), NULL, NO_INSERT);
1563           if (sub == NULL)
1564             continue;
1565           result &= generate_element_init (sub, TREE_VALUE (t), list_p);
1566         }
1567       break;
1568
1569     default:
1570       result = false;
1571     }
1572
1573   return result;
1574 }
1575
1576 /* Insert STMT on all the outgoing edges out of BB.  Note that if BB
1577    has more than one edge, STMT will be replicated for each edge.  Also,
1578    abnormal edges will be ignored.  */
1579
1580 void
1581 insert_edge_copies (tree stmt, basic_block bb)
1582 {
1583   edge e;
1584   bool first_copy;
1585
1586   first_copy = true;
1587   for (e = bb->succ; e; e = e->succ_next)
1588     {
1589       /* We don't need to insert copies on abnormal edges.  The
1590          value of the scalar replacement is not guaranteed to
1591          be valid through an abnormal edge.  */
1592       if (!(e->flags & EDGE_ABNORMAL))
1593         {
1594           if (first_copy)
1595             {
1596               bsi_insert_on_edge (e, stmt);
1597               first_copy = false;
1598             }
1599           else
1600             bsi_insert_on_edge (e, lhd_unsave_expr_now (stmt));
1601         }
1602     }
1603 }
1604
1605 /* Helper function to insert LIST before BSI, and set up line number info.  */
1606
1607 static void
1608 sra_insert_before (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1609 {
1610   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1611
1612   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1613     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1614   bsi_insert_before (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1615 }
1616
1617 /* Similarly, but insert after BSI.  Handles insertion onto edges as well.  */
1618
1619 static void
1620 sra_insert_after (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1621 {
1622   tree stmt = bsi_stmt (*bsi);
1623
1624   if (EXPR_HAS_LOCATION (stmt))
1625     annotate_all_with_locus (&list, EXPR_LOCATION (stmt));
1626
1627   if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1628     insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1629   else
1630     bsi_insert_after (bsi, list, BSI_SAME_STMT);
1631 }
1632
1633 /* Similarly, but replace the statement at BSI.  */
1634
1635 static void
1636 sra_replace (block_stmt_iterator *bsi, tree list)
1637 {
1638   sra_insert_before (bsi, list);
1639   bsi_remove (bsi);
1640   if (bsi_end_p (*bsi))
1641     *bsi = bsi_last (bsi->bb);
1642   else
1643     bsi_prev (bsi);
1644 }
1645
1646 /* Scalarize a USE.  To recap, this is either a simple reference to ELT,
1647    if elt is scalar, or some occurrence of ELT that requires a complete
1648    aggregate.  IS_OUTPUT is true if ELT is being modified.  */
1649
1650 static void
1651 scalarize_use (struct sra_elt *elt, tree *expr_p, block_stmt_iterator *bsi,
1652                bool is_output)
1653 {
1654   tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1655
1656   if (elt->replacement)
1657     {
1658       /* If we have a replacement, then updating the reference is as
1659          simple as modifying the existing statement in place.  */
1660       if (is_output)
1661         mark_all_v_defs (stmt);
1662       *expr_p = elt->replacement;
1663       modify_stmt (stmt);
1664     }
1665   else
1666     {
1667       /* Otherwise we need some copies.  If ELT is being read, then we want
1668          to store all (modified) sub-elements back into the structure before
1669          the reference takes place.  If ELT is being written, then we want to
1670          load the changed values back into our shadow variables.  */
1671       /* ??? We don't check modified for reads, we just always write all of
1672          the values.  We should be able to record the SSA number of the VOP
1673          for which the values were last read.  If that number matches the
1674          SSA number of the VOP in the current statement, then we needn't
1675          emit an assignment.  This would also eliminate double writes when
1676          a structure is passed as more than one argument to a function call.
1677          This optimization would be most effective if sra_walk_function
1678          processed the blocks in dominator order.  */
1679
1680       generate_copy_inout (elt, is_output, generate_element_ref (elt), &list);
1681       if (list == NULL)
1682         return;
1683       if (is_output)
1684         {
1685           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1686           sra_insert_after (bsi, list);
1687         }
1688       else
1689         sra_insert_before (bsi, list);
1690     }
1691 }
1692
1693 /* Scalarize a COPY.  To recap, this is an assignment statement between
1694    two scalarizable references, LHS_ELT and RHS_ELT.  */
1695
1696 static void
1697 scalarize_copy (struct sra_elt *lhs_elt, struct sra_elt *rhs_elt,
1698                 block_stmt_iterator *bsi)
1699 {
1700   tree list, stmt;
1701
1702   if (lhs_elt->replacement && rhs_elt->replacement)
1703     {
1704       /* If we have two scalar operands, modify the existing statement.  */
1705       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1706
1707 #ifdef ENABLE_CHECKING
1708       /* See the commentary in sra_walk_function concerning
1709          RETURN_EXPR, and why we should never see one here.  */
1710       if (TREE_CODE (stmt) != MODIFY_EXPR)
1711         abort ();
1712 #endif
1713
1714       TREE_OPERAND (stmt, 0) = lhs_elt->replacement;
1715       TREE_OPERAND (stmt, 1) = rhs_elt->replacement;
1716       modify_stmt (stmt);
1717     }
1718   else if (lhs_elt->use_block_copy || rhs_elt->use_block_copy)
1719     {
1720       /* If either side requires a block copy, then sync the RHS back
1721          to the original structure, leave the original assignment 
1722          statement (which will perform the block copy), then load the
1723          LHS values out of its now-updated original structure.  */
1724       /* ??? Could perform a modified pair-wise element copy.  That
1725          would at least allow those elements that are instantiated in
1726          both structures to be optimized well.  */
1727
1728       list = NULL;
1729       generate_copy_inout (rhs_elt, false,
1730                            generate_element_ref (rhs_elt), &list);
1731       if (list)
1732         {
1733           mark_all_v_defs (expr_first (list));
1734           sra_insert_before (bsi, list);
1735         }
1736
1737       list = NULL;
1738       generate_copy_inout (lhs_elt, true,
1739                            generate_element_ref (lhs_elt), &list);
1740       if (list)
1741         sra_insert_after (bsi, list);
1742     }
1743   else
1744     {
1745       /* Otherwise both sides must be fully instantiated.  In which
1746          case perform pair-wise element assignments and replace the
1747          original block copy statement.  */
1748
1749       stmt = bsi_stmt (*bsi);
1750       mark_all_v_defs (stmt);
1751
1752       list = NULL;
1753       generate_element_copy (lhs_elt, rhs_elt, &list);
1754       if (list == NULL)
1755         abort ();
1756       sra_replace (bsi, list);
1757     }
1758 }
1759
1760 /* Scalarize an INIT.  To recap, this is an assignment to a scalarizable
1761    reference from some form of constructor: CONSTRUCTOR, COMPLEX_CST or
1762    COMPLEX_EXPR.  If RHS is NULL, it should be treated as an empty
1763    CONSTRUCTOR.  Return false if we didn't handle this case.  */
1764
1765 static bool
1766 scalarize_init (struct sra_elt *lhs_elt, tree rhs, block_stmt_iterator *bsi)
1767 {
1768   bool result = true;
1769   tree list = NULL;
1770
1771   /* Generate initialization statements for all members extant in the RHS.  */
1772   if (rhs)
1773     result = generate_element_init (lhs_elt, rhs, &list);
1774
1775   /* CONSTRUCTOR is defined such that any member not mentioned is assigned
1776      a zero value.  Initialize the rest of the instantiated elements.  */
1777   generate_element_zero (lhs_elt, &list);
1778
1779   /* If we didn't generate anything or couldn't handle this case return.
1780      Say which it was.  */
1781   if (!result || list == NULL)
1782     return result;
1783
1784   if (lhs_elt->use_block_copy)
1785     {
1786       /* Since LHS is not fully instantiated, we must leave the structure
1787          assignment in place.  Treating this case differently from a USE
1788          exposes constants to later optimizations.  */
1789       mark_all_v_defs (expr_first (list));
1790       sra_insert_after (bsi, list);
1791     }
1792   else
1793     {
1794       /* The LHS is fully instantiated.  The list of initializations
1795          replaces the original structure assignment.  */
1796       mark_all_v_defs (bsi_stmt (*bsi));
1797       sra_replace (bsi, list);
1798     }
1799
1800   return true;
1801 }
1802
1803 /* A subroutine of scalarize_ldst called via walk_tree.  Set TREE_NO_TRAP
1804    on all INDIRECT_REFs.  */
1805
1806 static tree
1807 mark_notrap (tree *tp, int *walk_subtrees, void *data ATTRIBUTE_UNUSED)
1808 {
1809   tree t = *tp;
1810
1811   if (TREE_CODE (t) == INDIRECT_REF)
1812     {
1813       TREE_THIS_NOTRAP (t) = 1;
1814       *walk_subtrees = 0;
1815     }
1816   else if (DECL_P (t) || TYPE_P (t))
1817     *walk_subtrees = 0;
1818
1819   return NULL;
1820 }
1821
1822 /* Scalarize a LDST.  To recap, this is an assignment between one scalarizable
1823    reference ELT and one non-scalarizable reference OTHER.  IS_OUTPUT is true
1824    if ELT is on the left-hand side.  */
1825
1826 static void
1827 scalarize_ldst (struct sra_elt *elt, tree other,
1828                 block_stmt_iterator *bsi, bool is_output)
1829 {
1830   /* Shouldn't have gotten called for a scalar.  */
1831   if (elt->replacement)
1832     abort ();
1833
1834   if (elt->use_block_copy)
1835     {
1836       /* Since ELT is not fully instantiated, we have to leave the
1837          block copy in place.  Treat this as a USE.  */
1838       scalarize_use (elt, NULL, bsi, is_output);
1839     }
1840   else
1841     {
1842       /* The interesting case is when ELT is fully instantiated.  In this
1843          case we can have each element stored/loaded directly to/from the
1844          corresponding slot in OTHER.  This avoids a block copy.  */
1845
1846       tree list = NULL, stmt = bsi_stmt (*bsi);
1847
1848       mark_all_v_defs (stmt);
1849       generate_copy_inout (elt, is_output, other, &list);
1850       if (list == NULL)
1851         abort ();
1852
1853       /* Preserve EH semantics.  */
1854       if (stmt_ends_bb_p (stmt))
1855         {
1856           tree_stmt_iterator tsi;
1857           tree first;
1858
1859           /* Extract the first statement from LIST.  */
1860           tsi = tsi_start (list);
1861           first = tsi_stmt (tsi);
1862           tsi_delink (&tsi);
1863
1864           /* Replace the old statement with this new representative.  */
1865           bsi_replace (bsi, first, true);
1866           
1867           if (!tsi_end_p (tsi))
1868             {
1869               /* If any reference would trap, then they all would.  And more
1870                  to the point, the first would.  Therefore none of the rest
1871                  will trap since the first didn't.  Indicate this by
1872                  iterating over the remaining statements and set
1873                  TREE_THIS_NOTRAP in all INDIRECT_REFs.  */
1874               do
1875                 {
1876                   walk_tree (tsi_stmt_ptr (tsi), mark_notrap, NULL, NULL);
1877                   tsi_next (&tsi);
1878                 }
1879               while (!tsi_end_p (tsi));
1880
1881               insert_edge_copies (list, bsi->bb);
1882             }
1883         }
1884       else
1885         sra_replace (bsi, list);
1886     }
1887 }
1888
1889 /* Generate initializations for all scalarizable parameters.  */
1890
1891 static void
1892 scalarize_parms (void)
1893 {
1894   tree list = NULL;
1895   size_t i;
1896
1897   EXECUTE_IF_SET_IN_BITMAP (needs_copy_in, 0, i,
1898     { 
1899       tree var = referenced_var (i);
1900       struct sra_elt *elt = lookup_element (NULL, var, NULL, NO_INSERT);
1901       generate_copy_inout (elt, true, var, &list);
1902     });
1903
1904   if (list)
1905     insert_edge_copies (list, ENTRY_BLOCK_PTR);
1906 }
1907
1908 /* Entry point to phase 4.  Update the function to match replacements.  */
1909
1910 static void
1911 scalarize_function (void)
1912 {
1913   static const struct sra_walk_fns fns = {
1914     scalarize_use, scalarize_copy, scalarize_init, scalarize_ldst, false
1915   };
1916
1917   sra_walk_function (&fns);
1918   scalarize_parms ();
1919   bsi_commit_edge_inserts (NULL);
1920 }
1921
1922 \f
1923 /* Debug helper function.  Print ELT in a nice human-readable format.  */
1924
1925 static void
1926 dump_sra_elt_name (FILE *f, struct sra_elt *elt)
1927 {
1928   if (elt->parent && TREE_CODE (elt->parent->type) == COMPLEX_TYPE)
1929     {
1930       fputs (elt->element == integer_zero_node ? "__real__ " : "__imag__ ", f);
1931       dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
1932     }
1933   else
1934     {
1935       if (elt->parent)
1936         dump_sra_elt_name (f, elt->parent);
1937       if (DECL_P (elt->element))
1938         {
1939           if (TREE_CODE (elt->element) == FIELD_DECL)
1940             fputc ('.', f);
1941           print_generic_expr (f, elt->element, dump_flags);
1942         }
1943       else
1944         fprintf (f, "[" HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "]",
1945                  TREE_INT_CST_LOW (elt->element));
1946     }
1947 }
1948
1949 /* Likewise, but callable from the debugger.  */
1950
1951 void
1952 debug_sra_elt_name (struct sra_elt *elt)
1953 {
1954   dump_sra_elt_name (stderr, elt);
1955   fputc ('\n', stderr);
1956 }
1957
1958 /* Main entry point.  */
1959
1960 static void
1961 tree_sra (void)
1962 {
1963   /* Initialize local variables.  */
1964   gcc_obstack_init (&sra_obstack);
1965   sra_candidates = BITMAP_XMALLOC ();
1966   needs_copy_in = BITMAP_XMALLOC ();
1967   sra_type_decomp_cache = BITMAP_XMALLOC ();
1968   sra_type_inst_cache = BITMAP_XMALLOC ();
1969   sra_map = htab_create (101, sra_elt_hash, sra_elt_eq, NULL);
1970
1971   /* Scan.  If we find anything, instantiate and scalarize.  */
1972   if (find_candidates_for_sra ())
1973     {
1974       scan_function ();
1975       decide_instantiations ();
1976       scalarize_function ();
1977     }
1978
1979   /* Free allocated memory.  */
1980   htab_delete (sra_map);
1981   sra_map = NULL;
1982   BITMAP_XFREE (sra_candidates);
1983   BITMAP_XFREE (needs_copy_in);
1984   BITMAP_XFREE (sra_type_decomp_cache);
1985   BITMAP_XFREE (sra_type_inst_cache);
1986   obstack_free (&sra_obstack, NULL);
1987 }
1988
1989 static bool
1990 gate_sra (void)
1991 {
1992   return flag_tree_sra != 0;
1993 }
1994
1995 struct tree_opt_pass pass_sra = 
1996 {
1997   "sra",                                /* name */
1998   gate_sra,                             /* gate */
1999   tree_sra,                             /* execute */
2000   NULL,                                 /* sub */
2001   NULL,                                 /* next */
2002   0,                                    /* static_pass_number */
2003   TV_TREE_SRA,                          /* tv_id */
2004   PROP_cfg | PROP_ssa,                  /* properties_required */
2005   0,                                    /* properties_provided */
2006   0,                                    /* properties_destroyed */
2007   0,                                    /* todo_flags_start */
2008   TODO_dump_func | TODO_rename_vars
2009     | TODO_ggc_collect | TODO_verify_ssa  /* todo_flags_finish */
2010 };